《光學設計與CAD》教學大綱

PAGE4《光學設計與CAD》課程簡介課程編號：08034903課程名稱：光學設計與CAD/OpticalDesignandCAD學分:2學時：32(上機：16）適用專業(yè)：光電信息科學與工程建議修讀學期：第4學期開課單位：數理科學與工程學院光電工程系先修課程：應用光學考核方式與成績評定標準：閉卷筆試，平時作業(yè)（30%）和期末考試（70%）教材與主要參考書目：教材：《光學設計》，劉鈞，高明編著，國防工業(yè)出版社，2012年第1版；參考書目：1.《工程光學設計》，蕭澤新編著，電子工業(yè)出版社，2008年第1版；2.《應用光學與光學設計基礎》，遲澤英主編，高等教育出版社，2013年第2版；3.《幾何光學像差光學設計》，李曉彤岑兆豐編著，浙江大學出版社，2014年第3版；內容概述：光學設計與CAD是以光學系統(tǒng)設計和光路模擬仿真為主的專業(yè)選修課程，其教學內容主要包括像差、光學系統(tǒng)的像質評價和像差容差、光學系統(tǒng)的初始結構的計算方法、望遠物鏡設計、顯微物鏡設計、目鏡設計和照相物鏡設計、光學設計軟件ZEMAX使用。課程實現(xiàn)目標是使學生掌握光學系統(tǒng)設計和仿真的理論與方法，培養(yǎng)學生獨立設計與研發(fā)光學系統(tǒng)的能力。ThecourseofopticaldesignandCADisaprofessionalelectivecoursebasedonopticalsystemdesignandsimulationofopticalpath.Themainlycontentsincludeaberration,imagequalityevaluationandaberrationtolerance,calculationmethodofinitialstructureoftheopticalsystem,telescopeobjectivelensdesign,microscopelensdesign,eyepiecelensdesign,cameralensdesignandtheusingofopticaldesignsoftwareZEMAX.Theaimofthecourseistomakestudentsmasterthetheoryandmethodofopticalsystemdesignandsimulation,andtocultivatestudents’abilitytodesignanddeveloptheopticalsystem.《光學設計與CAD》教學大綱課程編號：08034903課程名稱：光學設計與CAD/OpticalDesignandCAD學分:2學時：32適用專業(yè)：光電信息科學與工程建議修讀學期：第4學期開課單位：數理科學與工程學院光電工程系先修課程：應用光學一、課程性質、目的與任務光學設計與CAD是光電信息科學與工程專業(yè)的一門專業(yè)選修課程，該課程是在應用光學基礎上，以光學系統(tǒng)設計和光路模擬仿真為主的課程。課程旨在讓學生能夠進行光學系統(tǒng)原理方案與結構尺寸的設計計算，能將成像的基本原理與應用先進的ZEMAX軟件進行光學設計結合起來，掌握實用的光學設計與像質評價方法。教學目標：要求學生掌握光學系統(tǒng)設計的基本理論和應用ZEMAX進行光學設計的基本方法。能夠了解常用的典型光學系統(tǒng)的基本結構和在實際中的應用，并具有一定的創(chuàng)新能力。(對應畢業(yè)要求：2、3、5、6、12)本課程目標分為課程教學和課內上機實踐兩部分。1.課程教學活動對學生能力培養(yǎng)的安排本課程的目的是使學生將應用光學理論知識和應用ZEMAX光學設計軟件結合起來，掌握實用的光學設計方法，使學生能夠分析、優(yōu)化設計和模擬仿真符合要求的簡單光學系統(tǒng)。具體要求如下：(1)要求學生掌握光學設計的基本理論和像差分析方法；(2、5、6、12)(2)要求學生掌握常用像質評價方法；(2、5、6、12)(3)要求學生掌握初始結構選取和簡單光學系統(tǒng)設計；(2、5、6、12)2.課內上機實踐活動對學生能力培養(yǎng)的安排通過ZEMAX的計算機實踐，讓學生掌握ZEMAX的基本操作，培養(yǎng)學生運用ZEMAX獨立進行光學系統(tǒng)設計的能力。具體要求如下：(1)要求學生掌握ZEMAX序列模式下光學系統(tǒng)的設計方法；(2、3、6、12)(2)要求學生掌握非序列模式和混合非序列模型下光學系統(tǒng)仿真的方法；(2、3、6、12)(3)要求學生掌握簡單光學系統(tǒng)的設計；(2、3、6、12)二、教學內容及學時分配本課程總學時數為32學時，其中理論教學為16學時，實驗教學為16學時；課程教學共有6章，具體內容及學時安排等如下表所示：課程內容教學要求重點（☆）難點（△）學時安排實驗學時上機學時備注第一章緒論3第一節(jié)光學設計基本原理B☆講授第二章像差分析3講授第一節(jié)球差、慧差A☆△講授第二節(jié)像散、場曲、畸變與色差A☆△講授第三章像質評價和像差容限3講授第一節(jié)像差特性曲線，瑞利判斷A☆講授第二節(jié)分辨率，點列圖B☆講授第三節(jié)光學傳遞函數與像差公差A☆△第四章光學系統(tǒng)初始結構、公差與樣板3講授第一節(jié)光學系統(tǒng)初始結構A☆講授第二節(jié)公差與樣板B☆講授第五章典型光學系統(tǒng)4第一節(jié)望遠物鏡設計B☆講授第二節(jié)顯微物鏡設計B☆△講授第三節(jié)目鏡設計B☆講授第四節(jié)照相物鏡設計B☆△講授第六章光學設計軟件ZEMAX使用16講授第一節(jié)單透鏡A☆2第二節(jié)雙透鏡A☆△2第三節(jié)坐標變換A☆△2第四節(jié)望遠鏡A☆2第五節(jié)多重構造使用B☆△2第六節(jié)公差A☆2第七節(jié)混合非序列光學系統(tǒng)A☆△2第八節(jié)非序列光學系統(tǒng)A☆△2（教學基本要求：A-掌握；B-熟悉；C-了解）三、建議實驗（上機）項目及學時分配1、單透鏡2學時設計性必做2、雙透鏡設計2學時設計性必做3、坐標變換2學時設計性必做4、望遠鏡2學時設計性必做5、多重構造使用2學時設計性必做6、公差2學時設計性必做7、混合非序列光學系統(tǒng)2學時設計性必做8、非序列光學系統(tǒng)2學時設計性必做四、教學方法與教學手段采用多媒體教學課件進行課題教學。課程教學以課堂講授和上機實踐、結合作業(yè)和專題報告的方式共同實施。專題報告，以小組方式開展，題目可自擬。主講教師為每個小組提供咨詢，檢查工作進度，幫助學生改善方案，從而使學生更好地解決報告中實際的問題。五、考核方式與成績評定標準課程考核采用百分制。課程考核成績采用平時成績+期終考試成績相結合的方式，平時成績占課程考核成績的30%，平時成績考核采用考勤、作業(yè)、課堂提問和專題報告相結合的方式；期終成績考核采用閉卷考試方式，期終考試成績占課程考核成績的70%。六、教材與主要參考書目教材：《光學設計》，劉鈞，高明編著，國防工業(yè)出版社，2012年第1版；參考書目：1